Физическое естествознание как целостная система знаний

Со
времени Галилея и по настоящее время, физика, как правило, строится и
излагается индуктивно, т. е. из
огромного множества наблюдений и опытных
фактов выбирается некоторое число свойств, их наиболее полно характеризующих,
и вырабатываются основные понятия, в терминах которых формулируется физическая
теория. Так, например, в физике Ньютона возник универсальный математический
язык, получивший название гамильтонов
формализм. На его основе были
построены теория электромагнитного поля, общая теория относительности или теория гравитации Эйнштейна.
Другими математическими средствами (на основе лагранжева
формализма) и на другой физической основе, но также индуктивно, была
обнаружена единая структура слабых и электромагнитных взаимодействий —
электрослабое взаимодействие Вайнберга-Салама-Глэшоу.

Другой
возможный путь построения физических теорий — дедуктивный,
получивший в работах русского фи-

зика
Ю. И. Кулакова и коллег название «теория физических структур».

Как
известно, Н. Бурбаки (широко известный псевдоним знаменитой группы французских
математиков) предложили программу построения математики как целостной системы
знаний. Ими было показано, что в основании математики лежат три независимые
порождающие структуры — алгебраическая, топологическая и структура порядка.
Аналогичная проблема «бурбакизации» может быть поставлена и в физике. Смысл
ее состоит в том, чтобы свести все многообразие фундаментальных физических
величин, понятий и законов к одной универсальной физической структуре,
раскрывающей скрытые симметрии мира физических объектов.

Физика
была построена как сложная иерархическая система фундаментальных физических
величин, понятий, законов, основных уравнений, общефизических принципов и т. п.
Главные достижения физики мы видели всегда в уравнениях соответствующих ее
разделов: в механике — уравнения Ньютона, в гидродинамике — уравнения Эйлера и
Навье-Стокса, в электродинамике — Максвелла, в теории пространства-времени и
тяготения — Эйнштейна, в квантовой механике — Щредингера и Дирака и т. д.
Однако, сводя содержание различных разделов физики к соответствующим
уравнениям, мы, сами того не замечая, рискуем лишить физику ее подлинного
содержания. Главное содержание физики, как теперь выясняется, как было совсем
недавно замечено Ю. Кулаковым, необходимо искать не на уровне уравнений, а на
другом, высшем уровне, порождаемом особыми видами симметрий систем физических
объектов.

Так,
например, развитие теории элементарных частиц (физики высоких энергий) в
последние 45 лет (с 1961 г.)

обратило, в известном смысле,
соотношение между уравнениями движения и группами симметрии. Теперь симметрия выступает на передний план как
несущая самую фундаментальную информацию о системе. Таким образом, симметрия
оказывается первичным, наиболее глубоким инструментом для физического описания
природы.

В
физике сегодня поставлен вопрос, который был задан Н. Бурбаки по отношению к
математике: «Является ли это обширное разрастание развитием крепко сложенного
организма, который с каждым днем приобретает все больше и больше согласованности
и единства между своими вновь возникающими частями, или, напротив, оно является
только внешним признаком тенденции к идущему все дальше и дальше распаду,
обусловленному самой природой математики… Одним словом, существует в
настоящее время одна математика или несколько математик?» Этот вопрос вправе
может быть задан и физике.